之前科學家把二氧化碳拿來做淀粉已經超越我們想象，怎么現在還能拿來發電了？

這不，今年8月22日，中國科學院電工研究所傳來捷報：經過5年艱難攻關，我國自主研制的、首座超臨界二氧化碳光熱發電機組研制成功！

也就是說，曾經只存在于各國能源界創想中的“黑科技”——“二氧化碳發電”，真正在我國落地，從理論走向了現實。并且，這發電機組還是完全由我國自主研發的，含金量多高，不必多言！

“二氧化碳發電”究竟如何實現？它有可能在未來成為我國的發電主力，實現老百姓的“用電自由”嗎？

十年磨一劍，我國首座二氧化碳發電機組問世

在工業生產的各個領域，如何降低碳排放量，一直是世界各國面臨的一個難題。如今全球變暖越發加劇，世界極端氣候災難頻發，生與死的抉擇直接被擺放在了人類文明面前。也是因此，現在國國都在搞新能源。

作為全球變暖的“罪魁禍首”，二氧化碳“首當其沖”，成了科學家們關注的重點。拿二氧化碳來發電，早已不是一個新點子。

在我國攻克難關之前，美國、法國、日本、英國等工業和新能源較為發達的國家都已經開始了對二氧化碳發電技術豪擲億金的投入，且也取得了一定的進展。例如美國海軍堆項目組的下屬實驗室就已建成了一座100kW電功率的整體試驗系統。

相比這些國家，我國在二氧化碳發電技術上并沒有很大的優勢。直到近10年前，我國的相關研究才剛剛起步，這個時間算不上早。

2014年，我國華能集團啟動了二氧化碳發電技術的前期研究，當時國內沒有任何經驗可以借鑒，西方國家自然更不愿意把珍貴的技術展示給我們。因此，咱們想要研發出二氧化碳發電機組，只能完全依靠自主創新。“摸著石頭過河”，這是我國科學家在面對新技術時最為熟悉的局面。

經過7年的不懈努力，華能集團聯合多所高校以及企業，才終于在循環系統構建、核心設備設計、機組制造安裝、整套啟動運行等多個關鍵環節攻克了技術難題，于2021年12月8日成功投運了我國首座大型二氧化碳循環發電試驗機組。

當時的試驗機組，發電功率為5兆瓦。

有了試驗中積攢的寶貴經驗，又歷經5年的技術攻關和工程建設，2024年8月22日，我國首座超臨界二氧化碳光熱發電機組才研制成功。根據第三方測試結果，該發電機組的各項指標已經全面達到了要求；且根據專家組評價，建議這一技術可以推廣。

項目一時披露成功，背后真可謂是十年磨一劍！我國二氧化碳發電機組的落地，代表著我國在新能源技術和節能減排領域的最新成就，已經走在了世界前列；也意味著我國在高焦比聚光場、高速電機、顆粒吸熱器等領域的技術越發成熟。

這是我國在電力生產方面的革新，并且，還是具有可推廣性的革新。未來，咱們老百姓的家家戶戶，可能都會用上通過二氧化碳發出的電！

二氧化碳發電，為啥是個寶？

如今在新能源領域有點建樹的國家，都在積極地推進二氧化碳發電技術的研發和應用。為啥都把它當個寶？其實，除了節能減排之外，它的好處還有很多。

二氧化碳發電技術，或者說“超臨界二氧化碳發電系統”，作為一種新型的發電技術，并非是真的能實現直接將二氧化碳作為原料，變魔法似的轉化為電能的技術，而是把二氧化碳作為媒介，用專業術語來說，就是“工質”。

通過工質，熱源的熱量就能轉化為機械能，為人類的活動提供動力。而這熱源，可以來自太陽能、地熱能、化石燃料、工業廢熱，還能來自核反應堆。換而言之，二氧化碳發電技術，可以應用的領域非常廣泛。

傳統的發電方式中，作為媒介的工質大都是水或者水蒸氣。

例如火力發電，通常使用煤炭、石油或天然氣等化石燃料，將其放入鍋爐中燃燒，產生高溫高壓的煙氣。之后，煙氣通過鍋爐壁將熱量傳遞給水，使水變成高溫高壓的蒸汽。這蒸汽進入渦輪機，渦輪機葉片就能被推著轉，發電機又被帶著旋轉，電力就來了。

火力發電的缺點非常明顯，就是化石燃料的燃燒會產生大量二氧化碳、二氧化硫等化學物質。它們對環境的污染非常大，長期這么發電，人的健康就要受影響。

更何況，化石燃料資源還是有限的。隨著城市化發展，人類的用電需求越來越高，化石燃料根本經不起這么無休止地消耗。

怎么辦呢？人們把眼光投向了其他地球上“取之不盡，用之不竭”的資源。例如水、風、太陽能、地熱能。于是，水力發電、風力發電、太陽能發電、地熱能發電的電力生產方式應運而生了。

這幾種發電方式幾乎不產生污染物，對環境的影響也在可控范圍之內，但都有一個共同的致命缺陷——受周圍環境條件的影響大。

水力發電需要建水電站，高度依賴特定的水資源條件，并非所有的河流都適合建水電站；風力發電則需要建在風力資源豐富的地區，例如沿海、高原，且受風速影響，發電量不穩定。

地熱發電項目也需要依賴豐富的地熱資源，而這些資源主要分布在地殼活動頻繁的地區，例如環太平洋地震帶、地中海-喜馬拉雅地震帶等；太陽能發電看似只要有陽光照射的地方就可以建造，但也受光照條件制約，如果遇到陰雨天氣，發電量就會很不穩定。

并且，建一座水電站或是地熱發電項目，成本非常高。環境污染問題是解決了，但只用這些清潔能源發電，顯然還是不足以滿足所有生產和生活的需求，還是得把多種發電方式結合起來，配合使用。

后來，核技術得到了發展，核能發電的方式也誕生了。它以核反應堆為核心，可以在較小的空間內產生大量電能，發電效率比其他傳統方式更高，且發電過程也幾乎不產生溫室氣體和其他有害物質，既能高效發電，又能保護環境。

不過，核能發電卻有著很高的風險，一旦發生事故，后果十分嚴重。前蘇聯的切爾諾貝利核電站就曾因操作不當發生了嚴重事故，直接導致放射性物質污染了歐洲的大部分地區。如果當時人們的反應再晚一些，放射性物質大面積泄露入海洋，那么人類甚至可能遭遇“團滅”。

這次事故也被稱為人類歷史上最嚴重的核事故。至今將近四十年過去，當年泄露的放射性物質仍然有很高的威脅，而據專家推測，這次事故的后果將延續一百年。

另外，科學家們還“捯飭”出了生物質發電以及垃圾發電等方式，旨在實現廢棄物的資源化利用，以減少環境污染。但兩種方式要么燃燒效率太低，要么技術要求太高，都沒有得到廣泛應用。

就沒有一種發電方式，可以兼顧高效率、低污染、大范圍嗎？既然試了這么多種發電原料，都各有優劣，那么，干脆就從造成環境污染的源頭——二氧化碳上做文章。

在研究的過程中，科學家們發現，在超臨界狀態下的二氧化碳（sCO?）有著利于作為發電工質的獨特特性，例如臨界點低、密度高、粘度低、熱容大、環保性好等。

將其應用于發電過程中，代替水和水蒸氣充當媒介，它就能表現出巨大的優勢。

一、效率更高。在相同條件下，sCO?發電技術的熱電轉換效率比傳統的蒸汽發電技術高3-5%。也就是說，同樣的原材料，sCO?發電技術能夠產生更多的電能，能源利用效率也就提高了。

二、靈活性更強。傳統的燃煤發電站和核能發電站的啟動和停止時間較長，但sCO?發電系統具有快速啟動和深度調峰的能力，能夠更快地響應變化。電網波動和發生意外情況時，sCO?發電系統就能發揮很大作用。

三、環保性更好。sCO?發電技術幾乎不需要水作為冷卻劑，這有助于減少水資源的消耗和污染。同時，由于sCO?是一種無毒、無害、可回收的工質，其排放量和環境影響遠小于傳統的燃煤和核能發電技術。在應用中，sCO?發電技術能減少約10％的碳排放量。

四、經濟性更優。sCO?發電系統的運營成本相對較低。且由于發電過程不再依賴水和水蒸氣，對系統的損耗也能大大減少。再加上效率的提升，這種系統如果可以在我國大范圍推廣，那么老百姓就能享受到更低廉、高效的電力了。

二氧化碳發電，前景如何？

效率高、污染小、先決條件要求低等特性，使得二氧化碳發電技術在許多領域都展現出了廣闊的應用前景。

例如在核能發電領域，二氧化碳發電技術可以應用于鈉冷堆、鉛冷堆和熔鹽堆等不同類型的核反應堆中，不僅核能發電的效率可以進一步提高，更是增強了發電過程中的安全性。

在其他傳統發電領域，二氧化碳發電技術也能提高其效率、降低發電成本、減少碳排放、實現能源的再利用等，都對其短板進行了補充。

在電動汽車領域，二氧化碳發電技術也大有作為。它能應用于電動汽車的熱管理系統，提高電池的熱管理效率，延長其電池壽命。甚至，在航空航天領域，這項技術也能為空間站、衛星等提供電力。

更重要的是，二氧化碳發電技術還特別適合應用在艦船發電及推進系統中。艦船內部空間有限，對發電和推進系統的體積和重量要求較高。二氧化碳發電，能量轉換效率高、系統設計緊湊，既能滿足艦船的各種需求，又能提高其空間利用效率。

這么看，或許咱們未來造的航母，就會搭載二氧化碳發電技術。

不過，歸根到底，這也還是門新技術，距離其成熟，還有好一段路要走。各種技術問題還亟待在實際的應用中暴露出來，并被解決；技術成熟后，才能再談商業化。

雖然運營成本低，但造價高；雖然國家大力支持研發，但政策還需要時間才能完善；雖然降低碳排放有利于每一個人的生存問題，但民眾的接受度還需要逐步提高……但無論如何，可以確定的是，二氧化碳發電技術大規模應用了，確實有利于降低電價，惠及普通百姓。

甚至，由于其占空間小、效率高，未來技術成熟了，還有可能開發出適用于家庭的小型發電系統——到時候，咱們用電都能自給自足，真能實現“用電自由”！

在國際社會上，西方不少國家都喜歡高呼“環保”，卻經常言行不一。美國就曾為了部分行業的發展，放松環保相關的法規，甚至在生態保護區進行石油開采；日本更是直接向海洋傾瀉核污染水，即使引發國際社會的強烈反對，也無動于衷。

就這，美國還經常喜歡批評咱們，說咱們在環保方面不力。

實際上，就算從歷史數據來看，從工業革命算起，截止到2020年，美國的歷史累積碳排放量為0.46萬億噸，遠超中國的0.2萬億噸——這也可以啪啪打老美的臉。

相比之下，中國則“人狠話不多”，做得多，說得少，在固碳研究方面不斷深入，建起了不少生態工程，研發了各種碳捕集技術。這次二氧化碳光熱發電機組的建成，就是個好例子。

作為在國際社會頗具影響力的國家，我們堅持走和諧發展的道路、可持續發展的道路，堅持“綠水青山就是金山銀山”的路線，誓要帶頭建立起“人類命運共同體”，由己及人地惠及更廣泛的人民——這才是一個大國該有的擔當，一個大國該有的智慧！